前科学概念下初中化学教学方法的研究与实践

刘力宇

摘 要：针对前科学概念对初中生学习化学的影响进行研究，提出相应的教学对策，并通过纸笔测试和活动表现评价进行数据分析，充分证实了实践的有效性。

关键词：初中化学；前科学概念；教学方法研究与实践

一、前科学概念的定义

学生在没有接受正式的科学概念教育之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的对事物的非本质的认识，被称为前科学概念。学生前科学概念的来源很多，根据问卷情况分析和学者们对前科学概念的主要来源途径进行的研究，认为它们主要来自：

（1）日常生活经验中积累的一些感觉和印象。

（2）日常语言的习惯和一些词语的误导。

（3）大脑的先天结构。

（4）教科书中一些不确切的词语或插图的引用引起对概念的误解。

（5）周围环境的影响。

（6）教师本身对知识理解的偏差引起学生的错误。

除此之外，学生在学习其他学科的过程中，由于相类似的情景和语言描述，也会对某些概念产生模糊的认识。

二、基于学生前科学概念影响下的初中化学教学方法的研究与实践

1.教师教学方法的研究

教师在教学过程中扮演的角色应该是发现者和引导者，即帮助学生发现自己头脑中的前科学概念与科学知识之间的差距，并引导学生如何缩小差距，使科学知识代替前科学概念，从而形成正确的知识体系。

以下教学流程图是基于美国科学教育专家杰斯琳·伊布妮沙（Jazlin Ebenezer）教授的关于一般知识的建构模型基础上改编绘制的，它描述了教师基于前科学概念影响下的教学基本过程。

教学流程图表示，教师在教学中首先要明确学生前科学概念的表现形式，即“探索与分类”，然后让学生根据自己的想法对某些问题或事例进行解释，即“建构与交流”，当他们发现用自己的方法行不通的时候，自然就会向老师寻求正确的途径，这时教师可以通过科学的实验或理论进行解释，让学生在新的思维结构下解决问题，获得成功，并推而广之，使新的、科学的知识代替前科学概念，即“解释与拓展”。而在这个过程中，每个环节都是互动、相互改变和影响的，旧的、错误的认知结构被打破，取而代之的是新的、科学的认知结构。

2.教师教学方法的实践

消除或利用学生前科学概念的方法很多，总体来说，就是要激起学生前科学概念与科学概念之间的冲突，使学生意识到自己的前科学概念是不全面甚至是错误的，进而通过新的思考方式获得科学的知识，完善知识体系。

由于初三学生刚刚接触化学，他们固有的化学知识体系还是很零散的，内容、形式非常接近生活，学生往往只考虑那些能直接从日常生活经验中所构建的事物的意义，而不能抓住事物的本质和解决问题的关键。且学生的思维具有一定的惰性，习惯于直接理解字面意思。

根据调查问卷的分析结果，针对化学用语、基本概念、基本理论中的部分相关内容，在教学方法的具体实践过程中着重实现以下几个目标：

（1）探查学生的前科学概念。

（2）利用能够激起学生前科学概念与科学概念之间冲突的事例，让学生尽量用自己的前科学概念去解释，同时不断地发问，直到学生发现用自己的前科学概念再不能解释为止。

（3）引导学生使用新的、科学的知识解决问题，使新知识替代旧有前科学概念。

下面用一个典型的例子来说明某些知识点的教学过程。

案例：

课题“质量守恒定律”的引入。

教师：大家学习过物理，物理学里有一个很著名的守恒定律，还记得吗？

学生：能量守恒定律。

教师：对。它的内容还记得吗？

学生：能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种能转化为另一种能。

教师：好。在化学里，也有一个很著名的守恒定律，跟物理的能量守恒定律很近似，叫做质量守恒定律，也就是说，在化学反应里，质量也是不能凭空产生，凭空消失的。接下来，我们用几个实验来验证一下，同时注意观察，解释实验现象。

上面这个例子中涉及的前科学概念（学生头脑中的物理知识）可能和化学毫不相干，但它真实存在，并已在学生头脑中形成了有一定科学性的知识，学生通过类比，能够很轻易地将质量守恒定律同化在自己的知识结构中，比起一上课就要学生做实验、单刀直入式的引入方法要更自然，更有目的性。从这个例子可以看出，学科之间的知识有时是可以相互借鉴的，而前科学概念也不一定都是要“打倒”的，我们可以根据具体情况利用它，为教学服务。

三、教学效果评价

1.认知测验评价

通过实验班和普通班的测验水平进行评价，了解教学实践对学生知识掌握所起的作用，从而得出教学实践是否能帮助学生更好地掌握化学概念和理论的结论。

下表为实验班和普通班在学习人教版新教材中的“自然界的水”“物质构成的奥秘”“化学方程式”三个单元后的测验成绩与统计分析。

说明：Z检验是统计检验中的一种方法，是用正态分布的理论来推论差异发生的概率，从而比较两个平均数的差异是否显著。当Z<1.96时，显著性概率P>0.05，两统计量差异不显著；当Z>1.96时，显著性概率P<0.05，两统计量差异显著。

根据Z检验得出的数据表明，实验班的成绩与普通班成绩比较确实有显著差异，说明基于前科学概念教学方法的建立与实践利于学生对知识的掌握与建构，学生的知识认知水平有较大的提高。为了从多方面对教学效果进行评价，除了对学生进行“认知测验”的评价，还根据学生在实验活动中的表现进行了“活动表现评价”。

2.活动表现评价

活动表现评价的范围很广，主要是评价学生在解决实际问题时所表现出的分析问题的思路、对知识理解的正确性以及是否使用科学概念来替代前科学概念，从而确认所采取的教学方法与实践过程能否帮助学生构建良好的化学知识体系。

案例：“纯净物与混合物”概念教学完毕，设计以下情景让学生解决，从中对比实验班和普通班的差异。下表为活动性表现评价的情景设计案例。

活动性表现评价的情景设计案例

续表

四、结果与讨论

从案例教学中可以看出，只有让学生的前科学概念与科学概念发生强烈的冲突，前科学概念才有可能被转化。而且，学科之间的知识有时是可以相互借鉴、迁移的，前科学概念并非都不利于科学概念的形成。我们可以根据具体情况利用它，为教学服务。根据数据分析来看，基于前科学概念的教学对学生的科学概念和理论的建构与形成确实起到很大的帮助，同时还训练、培养了学生分析问题、解决问题的严密性和科学性。学生在活动中表现出来的解题思路，反映了经过针对前科学概念的教学，学生对已学习的知识建立起了正确的框架。长期坚持下去，化学知识体系中几个重要的“结点”连成网状结构后，学生必然能建立起科学、正确的化学知识体系。

参考文献：

［1］王强.建构与前概念［J］.物理教师，2001（7）：2-3.

［2］王磊.科学学习与教育心理学基础［M］.西安：陕西师范大学出版社，2002：81.

［3］王磊.针对高中生有关物质结构的前科学概念的探查研究［J］.化学教育，2002（5）：12-14.

［4］李方.现代教育科学研究方法［M］.广州：广东高等教育出版社，2000：288-291